Optimización de extremo a extremo de un sistema computacional codificado de única captura para la estimación de información espectral y de profundidad
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Date
2023-11-14
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
Las imágenes de profundidad y espectrales son tecnologías indispensables para multiples aplicaciones, pero tradicionalmente se han explorado de manera independiente. Esfuerzos recientes han estado dirigidos hacia la codificación óptica de información espectral y de profundidad (EP) en una sola captura del sensor, que posteriormente se decodifica mediante un algoritmo computacional. La efectividad de los sistemas EP de única captura depende principalmente de la modulación óptica, que se conoce como codificación, y las técnicas computacionales empleadas para extraer información EP de las medidas codificadas. La modulación óptica se realiza convencionalmente utilizando aperturas codificadas (AC), máscaras de fase, prismas o rejillas, iluminación activa, entre otros. Esta tesis propone una estrategia de modulación óptica (codificación) mediante la sincronización de una apertura codificada en fase y un obturador de píxeles arbitrario en conjunto con una apertura codificada de color en el sensor. El multiplexado en el tiempo de la apertura codificada (MTAC) mejora las estrategias de codificación convencionales sin agregar nuevos elementos ópticos. Esta tesis demuestra que el MTAC propuesto implica una función de dispersión de puntos (FDP) espacialmente variable para un profundidad constante en una escena, lo que facilita la distinción, y por tanto, una mejor recuperación de la información de profundidad. Además, el filtrado selectivo de bandas espectrales específicas por parte del CCA codifica las características relevantes de la información espectral que se decodifica usando un algoritmo e reconstrucción. Para optimizar el MTAC, esta tesis aprovecha los avances de las técnicas de aprendizaje profundo para aprender conjuntamente la modulación óptica y el algoritmo de decodificación computacional en un marco de trabajo de extremo a extremo (E2E). El enfoque propuesto demuestra a través de simulaciones numéricas y escenarios reales que el enfoque propuesto supera a los sistemas EP de única captura del estado del arte. Finalmente, esta tesis doctoral muestra que el concepto fundamental MTCA logra un mayor rendimiento cuando se aplica a sistemas computacionales de imágenes espectrales compresivas e imágenes de campo de luz, demostrando así su amplia aplicabilidad.
Description
Keywords
Apertura codificada, Obturador codificado, Imágenes espectrales y de profundidad, Optimización de extremo a extremo